1.1从SDH说起：
SDH即Synchronous Digital Hierarchy 同步数字体系。它以TDM为内核，其基本信息单元结构是STM-N (N=1,4,16,64等)，每4个低阶STM同步复用成高一阶的STM。
它采用块状的帧结构，每帧由纵向9列和横向270*N行字节构成，每秒发8K次，其速率就是9*270*1*8bit*8K=155.52Mbps，这就是STM-1的速率。类似的可以算的STM-16（接近2.5G）,STM-64（接近10G）的速率。
此外，SDH帧格式里还包含了丰富的管理信息，包括同步/定位/运维等，以及基于VC的业务调度，这些使得SDH系统有着非常高的传输可靠性。
但SDH最大的问题是刚性管道（面向连接的电路调度，链路独享），实际中业务传输效率却很低。
1.2 WDM的应运而生：
为解决SDH低效的问题，WDM概念应运而生。
WDM即Wavelength Division Multiplex，波分复用，它是将多路不同波长的光载波信号复用后在同一根光纤上传输，也就是说在一根光纤里可以同时传送多路光信号，这使得一根光纤上数据容量激增。
WDM按照波长间距又分为CWDM（波长间距20nm）和DWDM（波长间距0.2nm-1.2nm）。其中，DWDM系统目前最大可以支持超过200路波长。
WDM带宽问题解决了但却在传输可靠性上非常脆弱，括运维不便/业务调度不灵活等。它对客户侧信号直接映射进光通道，只能定位于点到点的应用，很多业务需要手工配置，而且没有性能检测能力。
1.3.OTN的诞生：
OTN（Optical Transport Network）是在WDM的基础上引入了SDH的优点，比如丰富的OAM开销，灵活的业务调度，以及完善的保护机制。可以简单的说OTN=WDM+SDH。
另外OTN引入OXC（光交叉互联），在光层实现组网功能。
2. OTN的基本架构：
2.1.OTN的网络层次：
See Figure-1
-客户层面向各种需要接入的业务；
-电域子层是业务封装调度处理的部分；
-光层则面向线路侧传输；
2.2.成帧结构：
--OPUk帧结构(Optical channel payload Unit)，可以适配任意业务，SDH,ATM,ETH,FC,Video等等，而且不更改业务的任何开销和净荷信息。
--OPUk加上ODUk开销后封装成ODUk(Optical channel Data Unit). ODUk提供与客户层无关的连接，用于支持光通道的维护和监控，是OTN网络电层调度的颗粒单元；
--ODUk加上OTUk开销后封装成OTUk（Optical channel Transport Unit），OTUk提供FEC，光层保护和监控，是光通道的传送单元；
See Figure-2 "ODUk的封装格式"
一个完整的OUT封装如下：
See Figure-3 “OTUk的封装格式”
//补充说明：
对多业务的承载，主要是通过通用封装规程GMP实现。
GMP能够根据客户信号速率和服务层传送通道的速率，自动计算每个服务帧中需要携带的客户信号数量，并分布式适配到服务帧中，是OTN承载多业务的关键技术。因篇幅所限，本文不做展开，后续会以专门的文章讲述其封装原理。
//
--OTUk映射进入OCh(Optical Channel)后就是光层的处理（复用/调度等等），分别经过OMS段层和OTS段层：
See Figure-4 “OMS 和OTS段层”
最终从光侧出去光信号如下图所示：
See Figure-5 
其中每个波长都带有自己的OTUk；
下图是从客户业务到光侧出去信号的封装过程一个总结：
See Figure-6
2.2.ODUk的速率计算：
重点对ODUk做说明，因为它是OTN系统电层交叉的颗粒单元。
ODUk （k=0,1,2,2e,3,4,flex）,基于Byte的块状结构，4行*3824列，其中第1-14列用于ODUk的开销区域。
以ODU1为例：
//背景：由于OTN的帧速率专门针对SDH设计，OPUk帧正好能装下同速率等级的SDH帧或多个低速率的ODUi（i<k）帧，因此，OPU1正好是一个STM-16，也就是2.48832Gbps;
//
在OPU1封装成ODU1的过程中，ODU1的开销是14列，OPU1的开销是2列，其余的3824-14-2=3808列，所以ODU1的速率是3824/3808*OPU1=239/238*2.48832G bps。
类似的可以算的：
ODU2= 239/237*9.953280Gbps;
ODU3= 239/236*39.813120Gbp;
//补充：对于以太业务的兼容：
高阶(HO)/低阶(LO)光通道架构的引入，不仅能够实现传统OTN架构的兼容，还增强了OTN对主流业务的适配能力，如以太网业务。
对于HO ODUk，在原有的2.5G时隙基础上进一步扩展了1.25G的时隙颗粒，使得新版OTN能够支持ODU0等带宽颗粒。
以太网 GE和40GE业务通过编码压缩方案，分别映射到ODU0和ODU3中，10GE通过比特同步映射到OPU2e，100GE多通道接口则通过64B/66B码字恢复通道对齐后映射到OPU4。
//
下面附图上列出了各个登记OPU/ODU/OUT的速率：
See Figure-7 "OTUk 速率"
See Figure-8 “ODUk速率”
See Figure-9“OPUk速率”
2.3 对业务的灵活调度
OTN对业务的调度分为电层交叉和光层交叉。
2.3.1电层调度：
基于ODUk的颗粒调度，实现的核心器件是设备上的电交叉板.
现以下面某实例做说明：
See Figure-10
--业务由各个支路板接入，经交叉版调度到线路板，线路班上封装成OUT，送到波分侧；
--电层调度可以将不同大小的业务颗粒调度到一起，封装到一个波长输出。
2.3.2.光层调度：
即光信号传输线路的灵活选择，实现光信号的交叉调度，其调度的单位是λ波长。
调度的核心器件是OXC/ROADM单板。
ROADM：Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer,它可以动态地上下业务波长，并且对各个波长功率管理以及色散补偿。
以下是一个简单ROADM的原理示意：
See Figure-11
ROADM完全是光领域的技术，这里不做展开。
波长级别的大颗粒交叉通过光层调度实现，小颗粒的业务则通过电层ODUk来实现调度，配合起来实现了OTN设备的业务调度系统。
3.OTN对于分组业务的考虑
-背景：
随着分组业务的普及，以及PTN在接入层/汇聚层的广泛应用，如何在保持完善运维下减少设备种类，降低组网综合成本，成为运营商需要考虑的重点。分组型OTN设备开始出现。
-概念：
分组型OTN（P-OTN）依然以OTN的多业务映射复用和大管道调度为基础，引入以太网的分组交换和处理功能（MPLS-TP），实现对电信级分组业务的高效承载。
-主要形态：
按照运营商的相关标准，将OTN设备支持分组业务分为2大类设备形态：
1>.是现有OTN设备增加支持分组交换和处理的业务板卡，类似于SDH的MSTP。主要用于对以太业务的L2汇聚和交换功能；
2>.是支持分组交换平面的OTN设备；
其中第2类将是主要形态。
关于P-OTN的具体设备形态，后续会以另外一片文章来讨论。
The End.
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